儿童期至青春期手部运动技能发展的关键里程碑:数字运动学预期控制的发育机制

【字体: 时间:2025年06月07日 来源:Experimental Brain Research 1.7

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  来自某研究团队(单位未明确)的科学家们针对儿童手部精细动作中数字运动学预期控制(anticipatory control of digit kinematics)的发育机制展开研究。通过改良抓握装置测量5-17岁受试者的手指力/位参数及物体倾斜度,发现5-7岁儿童无法利用感觉运动记忆(sensorimotor memory)预测隐藏质量分布,8-10岁组仅表现初步能力。该研究首次揭示手部灵巧性(dexterity)持续发育至青春期的神经机制,为感觉运动整合能力的成熟过程提供重要证据。

  

在成长过程中,儿童通过持续的手部探索和物体操控逐渐提升运动技能。成年人能根据任务需求智能调整抓握策略——例如端牛奶杯时手指布局会因"运输"或"饮用"场景而异,这种精准控制依赖于手指位置的感觉反馈(sensory feedback)。大脑会分别建立关于手指力度(digit forces)和位置(digit positions)的感觉运动记忆(sensorimotor memory),在精细操作时微调抓握参数。

虽然手指力度发育已有充分研究,但对位置预期控制(anticipatory control)的发育规律仍知之甚少。本研究采用改良抓握装置,实时监测5-7岁、8-10岁和15-17岁三组儿童在执行灵巧操作任务时的手指力学参数、空间定位及物体倾斜度(表征操作性能)。39名受试者的数据显示:5-7岁儿童无法利用既往试次中物体隐藏质量分布的感觉运动记忆来规划手指布局和施力,其施加的扭矩(torque)误差导致物体明显倾斜;8-10岁组相较青少年组仅展现初步的记忆利用能力。

这项研究首次阐明手部灵巧性(dexterity)持续发展到青春期的神经生物学基础,为理解感觉运动系统(sensorimotor system)从儿童期到青春期的成熟轨迹提供了关键证据。发现不同年龄组在利用感觉运动记忆方面的显著差异,暗示大脑前馈控制(feedforward control)机制存在阶段性发育特征。

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